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船舶设备数字通信的应用论文
本文介绍船舶设备通信使用现状，通过实际应用对比总结了使用通信转送数据信息相比于传统的信号采集方式(硬点连接)的优点，对船用通信方案进行了适当的讨论。
1 前言
随着船舶自动化水平越来越高，数字通信在船上的使用也越来越广泛，数字通信的可靠性和通信速率完全可满足船舶数据采集和通信要求。
数字通信相比传统的硬点连接，有下面几个很突出的优点：(1)节约成本;(2)扩充方便;(3)数信类型多;(4)调试方便。船用数字通信方式的种类很多，目前用得较多的有RS485/422，、CAN网、以太网等。这些通信方式都是非常成熟的技术，可以点对点，也可以组网连接，完全可以在船舶设计中充分使用。本文就数字通信的优点和现阶段船舶上使用情况及发展趋势作一些分析和探讨。
2 数字通信的优点
(1)节约电缆成本
电缆成本的节约主要在两个方面：节约电缆长度和节约电缆芯线。
对于电缆长度的节约，可以用我司的一些实例来说明：某船进水报警系统，货舱和首部共有17个探头，大部分设备厂家每个探头输出一个开关量，只能一根一根电缆拉到采集处硬点连接(如图1);但也有些厂家采用数字通信，探头编址采用环形总线连接(如图2)。这两种连接电缆长度有很大差异：图1中共 17个探头，首部7个探头，每根电缆约200 m;货舱10个探头，平均约每根电缆100 m;17根电缆总长约2 400 m。图2中同样17个探头，采用数字通信的方式后，电缆可以用 环形总线连接，电缆从近到远逐个连接，总电缆长度相当于到最远探头一个来回长度多一点，只有500～600 m，即总长度只有第一种方式的1/4。并且采用环形总线连接可靠性一点都不差，甚至更好。
对于电缆芯线的节省就更明显了：比如锅炉系统、发电机等，我司有些设备厂家使用的是硬点连接，每个设备有30个左右报警点，使用传统方式一个报警点一对芯线，需要30对芯线的电缆，或者15对芯线的电缆两根;而有些厂家则使用RS485通信，只要一对芯线电缆就可以，如果再备用一对，也只有两对芯线。
船上能够使用通信方式来节约电缆长度和电缆芯线的地方很多，但目前还没有引起足够的重视，因受到设备厂家的制约。从技术上来说，大多数设备若使用通信方式并不一定会造成设备成本增加，如我司使用的NABTESCO的主机遥控系统，从M-800-III升级到M-800-V后，使用内部CAN网通讯，就明显节约了很多电缆，并且调试、显示方便直观。
(2)扩充方便
使用传统的硬点连接方式，无论是模拟量还是开关量，一个信号需要一对芯线，电缆的芯线在设计时就定下来了。船舶在施工或者营运中若需要增加报警点，如果备用芯线足够还好，否则就需要重新增加电缆，既麻烦又增加成本。但是，若使用通信方式就不存在这个问题，通信线路已经存在，随时可以增加通信量，只需要通信两端软件设置增加就可以了。如我司曾经使用的MAN发电机，使用RS485通信到报警，报验中船东临时需要增加报警点，随时就增加了。但使用洋马发电机，使用硬点连接，如果要增加报警点就需要看电缆的备用芯线是否够用了。
(3)通信数据类型多
采用通信方式可以传送各种类型信息：模拟量、开关量、数字量、状态信息，甚至时间信息、文字信息、图片信息等，这些是硬点传送无法比拟的，有些信息现在看似没有多少传送的意义，可能以后增加这些信息对使用方便性、管理方面或者售后服务方面有很大帮助，只需要设备提供这方面的功能和支持就可以。
(4)调试方便性
使用传统硬点连接，需要每个信息量一个一个检查正确，每个芯线都要检查是否接通。但使用通信方式后，用专门调试工具，只要线路调通，一个信号没有问题，就整个通信线路没有问题。
3 数字通信使用状况
船舶设备数字通信包括两个方面：一个是设备系统内部通信，另一个是设备系统对外通信。
(1)设备系统内部通信
现在船舶设备系统内部越来越多使用通信系统，如主机遥控、机舱监测、通信导航等大多数厂家都使用了内部数字通信，都是组网通信，各模块数据共享，其中使用较多的是双CAN网或者以太网。火警报警系统、货舱进水系统、水雾系统的探头连接也有部分厂家使用内部环网通信。设备内部各部件之间使用环网通信后，特别是对于布置分散的设备，电缆使用量明显下降，并且调试也方便。随着船厂的要求以及厂家设备升级，今后将会有越来越多的厂家设备内部连接使用网络通信。
(2)设备系统对外通信
设备对外的数字通信使用目前参差不齐，有些厂家用数字通信，有些厂家用硬点连接。这些通信主要是到航行数据记录仪和到机舱报警监测系统的通信，也有部分其它设备之间的通信。现阶段基本上都是通信协议相互公开，点对点连接，没有成网。通信方式使用最多的是RS485/422 通信，RS485/422通信使用平衡电平，抗干扰能力强，通信距离可以超过1 000 m，也可以多点组网通信，半双工工作只需要一对芯线，很适合船舶设备之间通信使用。
4 数字通信发展趋势及展望
总的来说，使用数字网络通信是船舶设备数据采集的发展趋势，会越来越多被使用。有些设备内部网络可以通过厂家之间合作扩充到其它设备。可能将来通过船用设备通信协议的标准化，船用设备全部按标准设计数据接口挂网通信，这样设备数据采集就发展到组网总线通信，直接挂网，从网上提取并传送数据。
船舶设备使用数字通信采集数据有很多优点，特别是环网通信，可以节约大量电缆成本，相信会为更多的设备厂家接受并推广应用。
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